ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Рабочие упругие элементы из "Приборы для измерения сил резания и крутящих моментов " Наибольшее распространение в качестве рабочих упругих элементов в динамометрах с рычажно-шарнирными передающими системами нашли мембраны. Особенно они удобны при использовании емкостных или индуктивных датчиков. Для гидравлических датчиков они, пожалуй, единственно целесообразны. [c.48] Некоторые исследователи наклеивают на мембраны проволочные датчики [51, 52]. При этом оказывается возможным заранее приготовить несколько пластинок разной толщины и, следовательно, различной жесткости с наклеенными на них датчиками с тем, чтобы менять их при переходе от одного предела измерения к другому. Расчету таких упругих элементов посвящено специальное исследование [60]. [c.49] Упругие элементы в виде полых стержней (трубок) применяются с угольными, пьезоэлектрическими и проволочными датчиками. В первых двух случаях датчик размещается во внутренней полости стержня. Проволочные датчики наклеиваются снаружи. Однако наличие в стержне внутренней полости позволяет при тех же габаритах наклеиваемых датчиков регулировать жесткость трубки в широких пределах за счет изменения толщины ее стенки. При этом существенно отметить, что виброустойчивость такой трубки, испытывающей продольное сжатие, зависит только от ее длины и с уменьшением площади поперечного сечения, а значит, и жесткости остается неизменной. [c.49] На фиг. 28, а приведен чертеж трубчатого упругого элемента конструкции инж. В. И. Васильева, а на фиг. 28, б показана схема включения наклеенных на него датчиков. Минимальное число датчиков — два, причем их обязательно нужно наклеить на противоположных сторонах по периметру и включить последовательно. Иначе появится чувствительность упругого звена к поперечным изгибным деформациям, которые неизбежно возникнут за счет действия неизмеряемых составляющих. [c.50] Наружный диаметр трубчатого упругого элемента берется около 10—15 мм. При его уменьшении возникают трудности с наклейкой и размещением датчиков. Значительное увеличение диаметра влечет за собой излишнее повышение продольной жесткости. При консольном закреплении упругого элемента (как на фиг. 28) это, кроме того, увеличивает его поперечную изгибную жесткость, что нежелательно с точки зрения взаимодействия составляющих измеряемой силы. [c.50] Площадь поперечного сечения трубчатого элемента, а следовательно, и его внутренний диаметр определяются из расчета на прочность и жесткость. Для этого пользуются элементарными формулами, которые можно найти в любом справочнике. Длина рабочей части упругого звена зависит от длины проволочного датчика и обычно не превышает 30—40 мм. [c.50] При использовании трубчатых упругих элементов с угольными или пьезоэлектрическими датчиками диаметр элемента значительно больше и зависит от минимальных размеров датчиков. Расчет на прочность и жесткость производится тем же путем. [c.50] В некоторых конструкциях приборов для измерения силы резания рабочие упругие звенья выполняются в виде скоб или колец. [c.50] Используются эти звенья в сочетании с механическими, пневматическими и проволочными датчиками. Из них наибольшего внимания заслуживают кольцевые упругие элементы, которые применяются также в динамометрах общего назначения. [c.51] На фиг. 29, б изображена эпюра распределения относительных деформаций, вызванных приложением силы Р, на наружной и внутренней поверхностях кольца. Наибольшие деформации возникают в плоскости /—/ действия силы и в диаметральном сечении II— //, ей перпендикулярном, что необходимо учитывать при наклейке датчиков. Чтобы получить наибольшую чувствительность, датчики нужно располагать симметрично относительно сечения //—//. При этом то обстоятельство, что деформации наружной и внутренней поверхностей кольца имеют противоположные знаки, позволяет использовать для наклейки обе эти поверхности, включая внутренние и наружные датчики дифференциально. Чувствительность возрастает вдвое. [c.51] В заключение отметим, что в сечениях III—III и IV—IV, наклоненных к плоскости II—II под углом примерно 50°, деформация отсутствует. Это узловые точки эпюры деформаций. Их расположение прежде всего зависит от направления действующей силы. В частном случае, когда она направлена по касательной к поверхности кольца, узловые. точки перемещаются в плоскость II—II, а в сечениях III—/// и IV—IV деформация достигает максимума. Это обстоятельство весьма остроумно используется в упругих многокомпонентных передающих системах, о чем речь будет идти ниже. [c.52] Рычажно-шарнирная передающая система будет работать удовлетворительно только в том случае, если все ее звенья постоянно находятся под нагрузкой. В разгруженном состоянии, а также при очень малых нагрузках сказывается трение и зазоры в стыках и опорах. Следствием этого являются нелинейный участок в начале характеристики, разброс показаний, большой гистерезис. Чтобы избежать всех этих ненормальностей, предусматривают предварительный натяг в каждом измерительном канале. [c.52] Особое положение занимают передающие системы с большим предварительным натягом, в которых жесткость упругого звена, создающего натяг, делается одинаковой с жесткостью рабочего упругого элемента. Такие системы по своим свойствам близки к упругим передающим системам. [c.53] Иллюстрацией системы с большим предварительным натягом служит фиг. 30, на которой дана схема трехкомпонентного токарного динамометра, сконструированного в НИАТ [56, 61]. В этом приборе задний конец лодочки имеет перемычку а, которая совместно с мембраной б выполняет роль упругого шарнира, обеспечивая возможность поворота лодочки относительно ее задней опоры и одновременно возможность ее смещения в направлении оси у. В передней своей части лодочка подперта с четырех сторон симметрично расставленными трубчатыми упругими элементами. Одна пара сопряженных элементов предназначена для измерения главной составляющей Р , другая — для измерения осевой составляющей Р . [c.53] Каждый упругий элемент крепится в корпусе прибора на резьбе, что необходимо для юстировки динамометра. В процессе юстировки смещением упругих звеньев сначала добиваются центрального положения лодочки, устраняя тем самьщ взаимовлияние составляющих, а затем создают предварительный натяг в системе. Величина натяга берется с таким расчетом, чтобы в пределах максимальных рабочих нагрузок все четыре трубчатых элемента оставались упруго напряженными. Жесткость системы в направлениях и Р при этом повышается в два раза по сравнению с той, какая была бы без натяга. Соответствующее снижение чувствительности компенсируется дифференциальным включением датчиков, наклеенных на сопряженные упругие элементы. [c.53] В самом деле, возьмем, например, силу Рц- Нагрузка от этой составляющей может быть разложена на момент относительно точки О, действующий на плече О А, и силу, равную Р и приложенную в точке О, которая является геометрическим центром лодочки-куба. Момент, поворачивая лодочку, будет в одинаковой степени сжимать опоры 3, 4, 5 я 6 а настолько же ослаблять опоры 1, 2, 7 ъ 8. Как нетрудно убедиться из схемы моста, разность потенциалов на концах измерительной диагонали при этом не изме нйтся. Сила, действующая в точке О, будет равномерно нагружать все четыре нижние опоры и в такой же мере ослаблять верхние опоры. Поскольку верхние и нижние опоры попарно включены в смежные плечи моста, то действие одной силы (без момента) регистрируется мостом с четырехкратным усилением за счет дифференциального включения датчиков. [c.54] Поскольку момент, создаваемый силой резания, не регистрируется ни одним измерительным каналом прибора, то показания динамометра не зависят от точки приложения силы, а значит, не зависят и от вылета резца. Это обстоятельство упрощает работу с прибором и является основным достоинством описанной конструкции. [c.55] Вернуться к основной статье